如何考虑暴雨工况下边坡的稳定计算
如何考虑暴雨工况下边坡的稳定计算
2013-12-09 15:25 来源：中国岩土网 阅读：94
常理，雨水入渗土体，一方面降低土体强度指标C 、φ，增大土体容重γ；另一方面下渗后形成空隙水压力、动水压力，增大边（滑）坡滑动破坏。然而在实际应用中，如果考虑暴雨工况下的边坡稳定性，成为困扰我们年轻工程师的一个难题。
常理，雨水入渗土体，一方面降低土体强度指标C 、φ，增大土体容重γ；另一方面下渗后形成空隙水压力、动水压力，增大边（滑）坡滑动破坏。然而在实际应用中，如果考虑暴雨工况下的边坡稳定性，成为困扰我们年轻工程师的一个难题。
1 浸水对岩土体强度的影响
岩土体在浸水饱和以后，强度会大量降低。主要表现为：
①土体含水量增大，液性指数增大，从而土体可能由硬塑状态变为软塑状态，导致强度降低；对黏土2组天然现场直剪和6组现场浸水饱和直剪数据进行对比分析，天然状态（平均值）：c=45.8kPa，φ=17.0°，浸水状态（平均值）：c=26.1kPa，φ=17.4°。由试验结果可知，饱水对黏性土的黏聚力影响较大（由于样本较小，以下仅做初步统计，仅为初步结论），可否初步认为，对于黏性土边坡，主要降低黏聚力，从而容易导致浅表层滑坡。但对同一土层进一步进行室内直剪试验，得到天然状态（平均值）：c=36.8kPa，φ=29.3°，浸水状态（平均值）：c=28.5kPa，φ=21.2°，得到的强度指标远高于现场直剪指标，通过室内试验得到的结果表明，浸水饱和对黏性土的内摩擦影响也很明显。比较现场和室内试验，可以得到共性是浸水饱和严重降低土体的强度。
②岩体特别是泥岩、长石类砂岩、板岩、千枚岩等，雨水浸泡后，矿物岩石以及胶结物发生软化（黏土矿物类受影响特明显），导致强度降低。对比全风化片麻岩（成砂土状）强度指标天然状态：c=45.9kPa，φ=26.9°，浸水状态：c=28.5kPa，φ=21.2°。 由分析可知，岩土体在雨水浸泡以后，强度大大降低，严重影响到边坡的稳定。 2 计算方法的选择
2.1稳定水位稳定性计算
当边坡存在稳定地下水位线时，计算理论较成熟，并且能够实现定量化的软件也较多。根据地质资料提供的水位线，有针对的进行分析。
1）重度的选取：当对于黏性土，采用水土合算，地下水位以下取浮重度γsat，地下水位以上取天然重度γ；对于渗透系数较好的粗粒土，采用水土分算，地下水位以下取有效重度，地下水位以上取天然重度γ。
2）强度指标的选用：根据相关资料，地下水位以上取天然强度指标，地下水位以下，对于黏性土取饱和强度指标，粗粒土取有效应力指标。
3）水压力的确定：针对一般具有稳定水位的边（滑）坡工程，可直接采用空隙水压力进行稳定性验算，其中，为稳定地下水位线至滑动面的垂直距离。
2.2 暴雨工况下稳定性计算
依据相关理论介绍，在暴雨工况下，需要首先确定浸润线，浸润线确定以后按边坡存在稳定水位的基础上进行计算，即将浸润线考虑为稳定水位线。
然而在实践过程中，本人认为，暴雨工况下，雨水是从土体上方向下入渗，即入渗深度有限，即主要改变浸润线以上土体的强度和增加上部土体重度，这与很多边坡由于暴雨作用下发生浅层滑坡事实相符。
故本人认为在验算暴雨工况下边坡稳定性分析过程中，可否按如下进行考虑：首先根据经验初步确定浸润线，(浸润线的位置跟土体性质有关，黏性土本身渗透性较低，故雨水下渗较浅，砂性土渗透性较好，即雨水入渗深度较大) 。黏性土：对浸润线以上可取饱和浸水强度指标和物理指标，浸润线以下可对天然强度指标进行适当的折减或直接取天然强度指标；砂性土：考虑浸润线作为一隔水层，对浸润线以上取有效强度指标，采用水土分算，浸润性以下取天然强度指标或取天然指标进行适当的折减。本人认为：暴雨入渗，短期作用，空隙水压力影响较小，应主要由强度指标的降低控制。
3 结语
在实践过程中，验算暴雨工况下边坡稳定困扰着本人。如何合理评价暴雨工况下边坡稳定也成为一个难题，在现场资料中没用找到能直接拿来应用到工程中的案例。如浸润线的确定本身就是一个模糊问题，依据经验确定也是概化了，不同的人有不同的意见，我也请教了很多工程师，他们很多对这个概念也没用真正的搞清楚，以上也仅仅是本人个人总结的一个初略的见解，其中会存在矛盾和错误，希望大家指出。要考虑暴雨工况下边坡稳定还需要进一步的深入和总结，方法的合理选择不仅影响工程的安全可靠，也影响到业主方的投资，因此我们有义务对这个问题进行深入。